3.2.2 光合作用学历案- 2025-2026学年人教版生物七年级下册

初中生物学学历案·光合作用 初中生物学学历案 光合作用 【人教版七年级下册·第三单元·第二章·第二节】 适用年级：七年级 课时安排：2课时 设计理念：核心素养导向·新情境探究·互动体验 一、学习主题与课时 本学历案基于2024年人教版《生物学》七年级下册第三单元"植物的生活"第二章第二节"光合作用"进行设计。光合作用是绿色植物最重要的生理功能之一，是植物生长、发育和繁殖的物质基础，也是地球上几乎所有生物生存的能量来源。本节内容在整个初中生物学课程体系中具有承上启下的重要作用，既承接了植物细胞结构、叶片结构等基础知识，又为后续学习植物的呼吸作用、生态系统的物质循环和能量流动等内容奠定了坚实的基础。 本学历案设计为2课时完成。第一课时聚焦于光合作用的发现历程和基本概念，通过经典实验的重现和探究，引导学生理解光合作用的原料、条件和产物；第二课时深入探究光合作用的实质和意义，通过创新实验设计和应用拓展，培养学生的科学思维和态度责任感。两课时内容相互衔接、层层递进，形成一个完整的学习单元。 二、学习目标（核心素养导向） （一）生命观念 通过本节学习，学生能够建立"结构与功能相适应"的生命观念，理解叶片的结构特点如何有利于光合作用的进行。学生将认识到叶绿体是光合作用的场所，叶绿素能够吸收光能，气孔是二氧化碳进入和氧气排出的通道，这些结构特点都体现了生物体结构与功能的统一性。同时，学生能够形成"物质与能量观"，理解光合作用是将无机物转化为有机物、将光能转化为化学能的过程，认识到绿色植物是生物圈中生产者的核心地位。 （二）科学思维 通过分析经典实验和设计探究实验，培养学生的科学思维能力。学生能够运用归纳与概括的方法，从多个实验事实中总结出光合作用的反应式；能够运用演绎与推理的方法，根据实验现象推测光合作用的条件和产物；能够运用模型与建模的方法，构建光合作用的概念模型和过程图解；能够运用批判性思维，评价实验设计的合理性和实验结论的可靠性。学生还将学会控制变量、设置对照、重复实验等探究实践的基本方法。 （三）探究实践 通过参与"绿叶在光下制造有机物"等探究实验，发展学生的探究实践能力。学生能够根据问题提出可检验的假设，能够设计合理的实验方案，能够规范地操作实验仪器，能够客观地记录和分析实验数据，能够基于证据得出合理的结论，能够与他人交流合作完成探究任务。学生还将体验探究实践的完整过程，理解科学知识是通过探究实践获得的，培养实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。 （四）态度责任 通过了解光合作用在农业生产和生态环境保护中的应用，培养学生的态度责任感。学生能够运用光合作用的原理解释农业生产中的合理密植、间作套种、大棚种植等措施的科学依据；能够认识到绿色植物在维持碳氧平衡、缓解温室效应中的重要作用；能够关注全球气候变化、粮食安全等社会议题，形成保护环境、珍惜粮食的意识；能够将所学知识应用于家庭园艺、校园绿化等实践活动，为建设美丽中国贡献力量。 三、评价任务设计 （一）课前诊断性评价 通过在线学习平台发布预习任务和诊断性测试，了解学生的知识基础和学习准备情况。诊断性测试包括：植物细胞的基本结构（特别是叶绿体）、叶片的结构特点、种子萌发的条件、植物生长需要的无机盐等前置知识。根据诊断结果，教师可以针对性地调整教学策略，为不同层次的学生提供差异化的学习支持。同时，通过预习任务引导学生思考"植物为什么需要阳光""植物是如何生长的"等问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。 （二）课中形成性评价 在教学过程中，通过多种方式实施形成性评价，及时了解学生的学习状态和思维过程。具体评价方式包括：课堂提问与追问，通过层层深入的问题引导学生思考，检测学生对核心概念的理解程度；小组讨论与汇报，观察学生在小组合作中的参与度、表达能力和思维品质；实验操作与记录，评价学生的实验技能、观察能力和数据处理能力；即时反馈练习，通过课堂小测检测学生对当堂内容的掌握情况。教师根据形成性评价的结果，及时调整教学节奏和教学策略，确保每个学生都能达成学习目标。 （三）课后总结性评价 通过课后作业和单元测试实施总结性评价，全面检测学生的学习成果。课后作业包括基础性作业和拓展性作业两个层次：基础性作业检测学生对光合作用概念、反应式、意义等基础知识的掌握；拓展性作业引导学生运用所学知识解决实际问题，如设计提高大棚蔬菜产量的方案、分析森林对气候的调节作用等。单元测试采用情境化命题方式，将知识考查融入真实情境中，检测学生综合运用知识解决问题的能力。同时，通过学后反思引导学生进行自我评价，培养学生的元认知能力。 表1 核心素养评价任务对照表 核心素养 评价任务 评价标准 生命观念 解释叶片结构与光合作用功能的关系 能准确说出叶片结构特点及其功能 科学思维 分析实验数据，归纳光合作用反应式 能正确书写反应式并解释各部分含义 探究实践 设计并完成探究实验 实验设计合理，操作规范，结论正确 态度责任 运用光合作用原理解释生产实践问题 能提出合理建议并阐述科学依据 四、学习过程设计 【第一课时】光合作用的发现与探究 情境导入：太空农场计划（5分钟） 【情境创设】播放中国空间站"天宫"中航天员种植蔬菜的视频片段，展示航天员在太空中成功收获新鲜蔬菜的场景。教师提出问题："同学们，在太空中种植蔬菜面临着许多挑战，比如没有阳光、没有土壤、没有空气等。那么，航天员是如何在太空中成功种植蔬菜的呢？植物生长到底需要什么条件？植物是如何制造有机物的呢？"通过这个真实而新颖的情境，激发学生的好奇心和探究欲望，自然引出本节课的学习主题——光合作用。 【互动设计】学生观看视频后，以小组为单位讨论以下问题：太空环境中与地球环境有哪些不同？植物在太空中生长可能面临哪些困难？你认为在太空中种植蔬菜最关键的因素是什么？各小组派代表分享讨论结果，教师适时引导，帮助学生认识到光、二氧化碳、水等因素对植物生长的重要性，为后续探究活动做好铺垫。 探究活动一：重现经典实验——绿叶在光下制造有机物（20分钟） 【实验背景】教师介绍：早在19世纪，科学家们就开始探究植物是如何生长的。比利时科学家海尔蒙特通过柳树实验发现植物生长需要水，但他忽略了其他因素。后来，科学家们通过一系列实验，逐渐揭开了光合作用的奥秘。今天，我们将重走科学家的探索之路，通过实验来探究绿叶在光下是否能制造有机物。 【实验材料】盆栽天竺葵（或其他绿色植物）、黑纸片、回形针、酒精、碘液、大烧杯、小烧杯、培养皿、酒精灯、三脚架、石棉网、镊子、滴管、清水等。 【实验步骤】 1. 暗处理：将盆栽天竺葵放在黑暗处一昼夜，目的是让叶片中原有的淀粉运走耗尽。教师引导学生思考：为什么要进行暗处理？如果不进行暗处理，实验结果会怎样？ 1. 遮光处理：用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，然后将植物放在阳光下照射几小时。教师提问：为什么要遮盖叶片的一部分而不是全部？这样设计的目的是什么？ 1. 酒精脱色：摘下叶片，去掉黑纸片，将叶片放入盛有酒精的小烧杯中，再将小烧杯放入大烧杯中隔水加热，使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色。教师强调安全注意事项：酒精易燃，必须隔水加热，不能直接加热酒精。 1. 染色观察：用清水漂洗叶片，放在培养皿中，向叶片滴加碘液，观察叶片颜色变化。教师引导学生观察：叶片的见光部分和遮光部分颜色有什么不同？这说明什么？ 【实验现象】见光部分变蓝，遮光部分不变蓝。淀粉遇碘变蓝，说明见光部分产生了淀粉，遮光部分没有产生淀粉。 【实验结论】绿叶在光下制造有机物（淀粉），光是绿叶制造有机物不可缺少的条件。 【互动讨论】实验结束后，教师组织学生进行小组讨论：这个实验中，变量是什么？对照组和实验组分别是哪部分？为什么要设置对照实验？如果实验结果与预期不符，可能的原因有哪些？通过讨论，帮助学生理解控制变量法和对照实验的重要性，培养学生的科学思维能力。 探究活动二：探究光合作用的原料——二氧化碳（15分钟） 【问题引导】教师提问："我们已经知道绿叶在光下能制造淀粉，那么绿叶制造淀粉需要什么原料呢？请同学们根据已有知识和生活经验进行猜想。"学生可能提出：水、土壤、空气、二氧化碳等。教师引导学生分析：植物通过根吸收水，通过叶片上的气孔吸收空气中的二氧化碳。那么，二氧化碳真的是光合作用的原料吗？我们如何通过实验来验证？ 【实验设计】教师展示实验装置：甲装置中放置氢氧化钠溶液（能吸收二氧化碳），乙装置中放置清水。将两株生长状况相同的植物分别放入甲、乙装置中，密封后放在黑暗处一昼夜，然后移到阳光下照射几小时。分别检验两株植物叶片中是否产生淀粉。 【互动探究】学生分组进行实验操作，记录实验现象。教师引导学生思考：甲、乙装置中二氧化碳浓度有什么不同？这个实验的变量是什么？实验结果说明了什么？通过实验，学生发现甲装置中的叶片没有产生淀粉，乙装置中的叶片产生了淀粉，从而得出结论：二氧化碳是光合作用的原料。 课堂小结与拓展（5分钟） 教师引导学生总结本节课的学习内容：通过实验探究，我们知道了绿叶在光下制造有机物（淀粉），光是光合作用的必要条件，二氧化碳是光合作用的原料。教师提出思考题：光合作用还需要其他条件吗？光合作用的产物除了淀粉还有其他物质吗？为下节课的学习埋下伏笔。同时，教师布置课后任务：观察家中或校园中的植物，思考哪些因素可能影响光合作用的效率，下节课分享交流。 【第二课时】光合作用的实质与应用 复习导入：知识回顾与问题提出（5分钟） 教师通过思维导图的形式，引导学生回顾上节课的学习内容：光合作用的条件（光）、原料（二氧化碳）、产物（淀粉）。然后提出新问题："光合作用的原料只有二氧化碳吗？产物只有淀粉吗？光合作用过程中产生了什么气体？"通过问题链的设置，激发学生的探究兴趣，自然过渡到本节课的学习内容。 探究活动三：探究光合作用的产物——氧气（15分钟） 【情境创设】教师展示金鱼藻在水中进行光合作用的视频，学生观察到有气泡产生。教师提问："这些气泡是什么气体？我们如何证明？"引导学生思考检验气体的方法。 【实验演示】教师演示实验：将金鱼藻放入盛有清水的烧杯中，将漏斗倒扣在金鱼藻上，在漏斗上套一支装满水的试管，将装置放在阳光下照射。待试管中收集到一定量的气体后，用拇指堵住试管口，将试管取出，将快要熄灭的卫生香伸入试管中。学生观察到卫生香复燃，说明收集到的气体是氧气。 【实验结论】光合作用产生氧气。氧气是光合作用的产物之一。 【互动讨论】教师组织学生讨论：为什么选择金鱼藻作为实验材料？这个实验在什么条件下进行效果最好？为什么？通过讨论，帮助学生理解实验设计的原理和技巧。 探究活动四：探究光合作用的另一原料——水（10分钟） 【科学史引入】教师介绍科学家的发现历程：20世纪30年代，科学家通过同位素标记法证明，光合作用释放的氧气来自水，而不是二氧化碳。同时，科学家还发现水是光合作用的另一原料。教师简要介绍同位素标记法的原理，让学生了解科学家是如何解决这个问题的。 【概念建构】教师引导学生综合前面的实验结论，尝试写出光合作用的反应式：二氧化碳 + 水 →（光/叶绿体）有机物（储存能量）+ 氧气。教师强调：光合作用的原料是二氧化碳和水，条件是光，场所是叶绿体，产物是有机物和氧气，同时将光能转化为化学能储存在有机物中。 探究活动五：光合作用的意义与应用（10分钟） 【小组合作】学生分组讨论光合作用的意义，从以下三个角度进行分析： 1. 对植物自身的意义：光合作用制造的有机物是植物生长、发育、繁殖的物质基础，为植物的生命活动提供能量。 1. 对动物和人类的意义：光合作用制造的有机物是动物和人类的食物来源，也是工业原料的重要来源。 1. 对生物圈的意义：光合作用维持了生物圈中的碳氧平衡，为生物的呼吸作用提供了氧气，是生物圈中能量流动和物质循环的基础。 【情境应用】教师展示农业生产中的实例，引导学生运用光合作用的原理解释：为什么种植农作物要合理密植？大棚种植蔬菜为什么要补充光照和二氧化碳？为什么说"绿水青山就是金山银山"？通过真实情境的分析，帮助学生将所学知识与生产生活实际相联系，培养学生的态度责任感。 课堂总结与评价（5分钟） 教师引导学生构建光合作用的概念图，将光合作用的原料、条件、场所、产物、实质、意义等内容系统化、结构化。通过概念图的构建，帮助学生形成完整的知识体系，培养学生的归纳总结能力。同时，教师对学生的课堂表现进行评价，肯定学生的探究精神和合作意识，指出需要改进的地方。 五、检测与作业设计 （一）课堂检测 【基础题】 1. 光合作用的原料是（ ），条件是（ ），产物是（ ）和（ ）。 1. 绿叶在光下制造有机物的实验中，把叶片放在酒精中隔水加热的目的是（ ）。 1. 检验淀粉时，常用的试剂是（ ），淀粉遇碘变（ ）。 【提高题】 1. 在设计"探究二氧化碳是光合作用原料"的实验时，为什么要设置两组装置？变量是什么？ 1. 请写出光合作用的反应式，并解释反应式中各部分的含义。 1. 为什么说绿色植物是生物圈中的"生产者"？请从光合作用的角度进行分析。 （二）课后作业 【基础性作业】完成教材课后练习题，巩固光合作用的基本概念和反应式。要求学生准确记忆光合作用的原料、条件、产物，能够正确书写光合作用的反应式，理解光合作用的实质和意义。 【拓展性作业】 1. 实践探究：选择家中的一盆绿色植物，设计一个简单的实验，探究光照强度对光合作用的影响。记录实验过程和结果，撰写实验报告。 1. 资料查阅：查阅资料，了解科学家发现光合作用的历史过程，选择一位科学家，介绍他的贡献，并谈谈你的感想。 1. 应用设计：假设你是一名农业技术员，请为一个蔬菜大棚设计提高产量的方案，并说明设计的科学依据。 六、学后反思 （一）学生自我评价 请同学们根据以下问题进行自我评价，反思自己的学习过程和学习成果： 1. 知识掌握：我是否理解了光合作用的概念？能否正确书写光合作用的反应式？能否解释光合作用的实质和意义？ 1. 能力发展：我是否学会了设计对照实验？能否控制实验变量？能否根据实验现象得出合理的结论？ 1. 合作学习：我在小组合作中是否积极参与？是否能够倾听他人的意见？是否能够与他人有效沟通？ 1. 学习态度：我对本节课的学习内容是否感兴趣？我在学习过程中遇到了哪些困难？我是如何克服这些困难的？ （二）教师教学反思 本学历案以"太空农场计划"这一新颖情境导入，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望。通过重现经典实验和设计探究实验，学生亲历了探究实践的过程，体验了科学家发现真理的艰辛历程，培养了科学思维和探究能力。在教学过程中，教师注重引导学生提出问题、作出假设、设计实验、分析数据、得出结论，充分发挥了学生的主体作用，体现了"做中学"的教学理念。 在教学实施过程中，需要注意以下几点：一是实验操作的规范性，特别是酒精脱色环节的安全问题，教师要做好示范和指导；二是时间分配的合理性，探究实验需要充足的时间，教师要根据实际情况灵活调整教学节奏；三是评价反馈的及时性，教师要及时关注学生的学习状态，对学生的表现给予积极的评价和指导。 后续教学中，可以进一步拓展光合作用的应用，如引导学生探究影响光合作用的因素（光照强度、二氧化碳浓度、温度等），设计提高农作物产量的方案，培养学生的创新精神和实践能力。同时，可以结合当前的社会热点问题，如碳中和、粮食安全等，引导学生运用所学知识分析和解决实际问题，培养学生的态度责任感。 七、板书设计 第二节 光合作用 一、光合作用的概念 二氧化碳 + 水 →（光/叶绿体）有机物（储存能量）+ 氧气 二、光合作用的实质 物质转化：无机物 → 有机物 能量转化：光能 → 化学能 三、光合作用的意义 1. 为植物自身提供有机物和能量 2. 为动物和人类提供食物来源 3. 维持生物圈的碳氧平衡 八、教学资源与建议 （一）实验材料准备 本学历案涉及多个探究实验，需要提前准备充足的实验材料。主要材料包括：盆栽天竺葵或其他绿色植物（建议每组2-3株，以便进行对照实验）、黑纸片、回形针、酒精（95%）、碘液、大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、培养皿、酒精灯、三脚架、石棉网、镊子、滴管、清水、金鱼藻、漏斗、试管、氢氧化钠溶液等。实验材料应在课前一周开始准备，特别是盆栽植物需要提前进行暗处理。实验过程中要注意安全，特别是酒精脱色环节，必须隔水加热，防止酒精燃烧。 （二）多媒体资源 建议准备以下多媒体资源辅助教学：中国空间站航天员种植蔬菜的视频片段（用于情境导入）、光合作用发现历程的动画演示（用于科学史介绍）、光合作用过程的微观动画（用于概念建构）、农业生产中应用光合作用原理的图片和视频（用于知识应用）。这些资源可以从教育部基础教育资源平台、中国科普博览网站等渠道获取，也可以根据教学需要自行制作。 （三）教学建议 本学历案设计为2课时，建议按照以下顺序实施教学：第一课时重点进行"绿叶在光下制造有机物"和"探究二氧化碳是光合作用原料"两个实验，让学生初步了解光合作用的条件和原料；第二课时重点进行"探究光合作用产生氧气"实验，并引导学生构建光合作用的完整概念，理解光合作用的实质和意义。在教学过程中，教师应注重引导学生主动探究，鼓励学生提出问题、作出假设、设计实验，培养学生的科学思维能力。同时，教师应关注学生的个体差异，为不同层次的学生提供适当的学习支持，确保每个学生都能达成学习目标。 第 页 / 共 页 学科网（北京）股份有限公司 $